一、标准编号及标准名称
由中国国际科技促进会归口管理、中国石油天然气管道工程有限公司提出的《氢气长输管道线路用管设计技术规范》(T/CI 933—2025)团体标准,于2025年3月17日正式发布实施。
二、标准制定背景
(1)氢气储运、利用技术的发展需求:
氢能以其来源广泛、转化效率高、零污染等优势被视为最具发展潜力的清洁能源,可以广泛应用于化工、石化、机械、电子、轻工、纺织、航空、航天以及核工业等诸多领域。2016年国家能源局发布《能源技术革命创新行动计划》,明确指出要大力发展氢气的储运、利用技术。《氢能产业发展中长期规划(2021—2035)》中提出,2025年形成较为完善的氢能产业发展制度政策环境,产业创新能力显著提高,到2035年,形成氢能产业体系,构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。
目前,国内输氢管道规模较小,然而随着“双碳目标”的确立,我国能源结构加速向绿色低碳化转型输氢管道的建设也正在快速推进。据相关报道,2024年各地区规划建设的纯氢管道总长度已超过5000公里。进入2025年,又有一些大型项目公布,如康(保)曹(妃甸)氢气长输管道项目,达茂旗至包头市区氢气长输管道工程项目等,规划建设里程将近7000公里。
(2)氢气管道标准体系不完善:
尽管管道建设规模增长迅速,但国内配套的指导标准还不够完善,其中国内氢能标准GB50177-2005《氢气站设计规范》、GB4962-2008 《氢气使用安全技术规程》和GB50516-2010(2021 版本)《加氢站技 术规范》、T/CSPSTC 103-2022《氢气管道工程设计规范》,对氢气管道管型、钢级、尺寸系列、化学成分、金相组织、拉伸性能要求、冲击韧性、硬度、氢环境相容性等内容均没有细致规定。
三、标准制定的必要性
(1)标准体系中缺少氢气管道线路用管设计规范:
目前国内氢气管道建设标准体系缺乏针对氢气长输管道线路用管的专门设计规范。目前氢气长输管道线路用管设计仍参照天然气管道建设规范。
(2)管材选用是氢气管道安全的核心保障:
金属材料暴露于氢环境中,除了常规天然气管输面临的土壤腐蚀、应力腐蚀和酸性气体腐蚀之外,由于氢含量显著增加,会引发管材的氢损伤。氢气环境对金属管材的影响程度受材料强度、金相结构、化学成分、夹杂物、晶粒度、韧性、硬度等多方面因素的影响。氢气自有特点及氢环境对管材的影响,导致输氢管道用管要求不同于天然气管道,抓住管道本质安全的核心,编制输氢管道用管的设计标准十分必要。
(3)本标准编制可以规范设计要求,提高工程质量
编制专门规范可以系统地规范氢气长输管道线路用管设计工作的流程和技术要求,使设计人员在管材选型、管道布置、连接方式等方面有明确的依据和准则,提高设计的科学性、合理性和一致性,避免因设计标准不统一而导致的工程质量问题。
四、编制过程
在编制过程中,充分考虑了标准的编制背景和必要性。分析了国内外相关规定和标准的要求,总结了国内外相关研究及试验成果。通过多次内部讨论、现场调研、专家咨询和修改完善,最终形成了《氢气长输管道线路用管设计技术规范》标准。具体编制过程如下:
(1)2024 年 4 月 23 日,中国国际科技促进会组织召开了《氢气长输管道线路用管设计技术规范》团体标准启动会暨第一次工作组讨论会。
(2)2024年8月13日,中国国际科技促进会组织召开了标准第二次工作组讨论会线上会议。
(3)2024年9月18日,中国国际科技促进会标准化工作委员会发布对团体标准公开征求意见。
(4)2024年10月19日至2024年12月4日,主编单位联合参编单位,对专家意见进行逐条响应,并修改标准草案,形成送审稿。
(5)2024年12月11,协会组织标准审查,并按照意见进行修改,形成报批稿。
(6)2025年3月17日,标准获得中国国际科技促进会标准化管理委员会批准,并发布实施。
五、标准主要内容
本标准明确了适用的工程范围。明确了钢管的选用原则,钢管制造的执行标准,以及钢管应具备的基本性能。并结合长输管道的建设经验,给出氢气长输管道钢管及弯管的选用流程。说明了钢管及弯管的壁厚选用方法和强度校核、稳定性校核、刚度校核以及抗震校核的方法。给出了钢管的技术要求,包括:原材料和钢管的制造工艺、化学成分、微观组织、钢管拉伸性能、断裂韧性、氢环境相容性、硬度要求、导向弯曲试验、压扁试验等力学性能要求。给出了不同应用场景下的管道防腐形式。在附件中提供了氢气管道用数据单模板及推荐用管规格表。
六、标准实施意义
(1)填补技术空白
国内尚无针对氢气长输管道线路用管的专门设计规范。该标准的制定填补了这一技术空白,为行业提供了重要的技术支撑。
(2)规范氢气管道选材
本标准的编制和推广,可规范新建输氢管道的钢管选用,有利于指导输氢管道的安全选材,且可用于在役天然气管道掺氢输送的管材适用性分析。
(3)促进产业发展
标准的编制有助于推动氢气长输管道技术的进步和标准化,为管道的建设、施工、运行和维护提供技术支撑,降低工程成本,提高建设效率,从而加快氢能的大规模应用和产业布局,促进氢能产业链的协同发展。
(4)满足国际接轨需求
编制我国自己的氢气长输管道线路用管设计规范,能够更好地与国际标准接轨,便于引进国外先进技术和设备,同时也有利于我国氢能产业参与国际竞争,提升我国在全球氢能领域的影响力。
七、主要工程实践与产业化应用
(1)案例背景
康保-曹妃甸氢气长输管道与2023年底获得项目备案。2024年4月进一步开展可行性研究及初步设计工作。本工程线路总长度约972.7km,管道设计压力7.2MPa,管径D813mm,共设置42座线路阀室,10座站场。该工程为国内目前正在设计的口径最大,压力等级最高的氢气管道工程,管用选材还未有类似工程经验可以参考。
由中国国际科技促进会归口管理、中国石油天然气管道工程有限公司提出的《氢气长输管道线路用管设计技术规范》(T/CI 933—2025)团体标准,于2025年3月17日正式发布实施。
二、标准制定背景
(1)氢气储运、利用技术的发展需求:
氢能以其来源广泛、转化效率高、零污染等优势被视为最具发展潜力的清洁能源,可以广泛应用于化工、石化、机械、电子、轻工、纺织、航空、航天以及核工业等诸多领域。2016年国家能源局发布《能源技术革命创新行动计划》,明确指出要大力发展氢气的储运、利用技术。《氢能产业发展中长期规划(2021—2035)》中提出,2025年形成较为完善的氢能产业发展制度政策环境,产业创新能力显著提高,到2035年,形成氢能产业体系,构建涵盖交通、储能、工业等领域的多元氢能应用生态。
目前,国内输氢管道规模较小,然而随着“双碳目标”的确立,我国能源结构加速向绿色低碳化转型输氢管道的建设也正在快速推进。据相关报道,2024年各地区规划建设的纯氢管道总长度已超过5000公里。进入2025年,又有一些大型项目公布,如康(保)曹(妃甸)氢气长输管道项目,达茂旗至包头市区氢气长输管道工程项目等,规划建设里程将近7000公里。
(2)氢气管道标准体系不完善:
尽管管道建设规模增长迅速,但国内配套的指导标准还不够完善,其中国内氢能标准GB50177-2005《氢气站设计规范》、GB4962-2008 《氢气使用安全技术规程》和GB50516-2010(2021 版本)《加氢站技 术规范》、T/CSPSTC 103-2022《氢气管道工程设计规范》,对氢气管道管型、钢级、尺寸系列、化学成分、金相组织、拉伸性能要求、冲击韧性、硬度、氢环境相容性等内容均没有细致规定。
三、标准制定的必要性
(1)标准体系中缺少氢气管道线路用管设计规范:
目前国内氢气管道建设标准体系缺乏针对氢气长输管道线路用管的专门设计规范。目前氢气长输管道线路用管设计仍参照天然气管道建设规范。
(2)管材选用是氢气管道安全的核心保障:
金属材料暴露于氢环境中,除了常规天然气管输面临的土壤腐蚀、应力腐蚀和酸性气体腐蚀之外,由于氢含量显著增加,会引发管材的氢损伤。氢气环境对金属管材的影响程度受材料强度、金相结构、化学成分、夹杂物、晶粒度、韧性、硬度等多方面因素的影响。氢气自有特点及氢环境对管材的影响,导致输氢管道用管要求不同于天然气管道,抓住管道本质安全的核心,编制输氢管道用管的设计标准十分必要。
(3)本标准编制可以规范设计要求,提高工程质量
编制专门规范可以系统地规范氢气长输管道线路用管设计工作的流程和技术要求,使设计人员在管材选型、管道布置、连接方式等方面有明确的依据和准则,提高设计的科学性、合理性和一致性,避免因设计标准不统一而导致的工程质量问题。
四、编制过程
在编制过程中,充分考虑了标准的编制背景和必要性。分析了国内外相关规定和标准的要求,总结了国内外相关研究及试验成果。通过多次内部讨论、现场调研、专家咨询和修改完善,最终形成了《氢气长输管道线路用管设计技术规范》标准。具体编制过程如下:
(1)2024 年 4 月 23 日,中国国际科技促进会组织召开了《氢气长输管道线路用管设计技术规范》团体标准启动会暨第一次工作组讨论会。
(2)2024年8月13日,中国国际科技促进会组织召开了标准第二次工作组讨论会线上会议。
(3)2024年9月18日,中国国际科技促进会标准化工作委员会发布对团体标准公开征求意见。
(4)2024年10月19日至2024年12月4日,主编单位联合参编单位,对专家意见进行逐条响应,并修改标准草案,形成送审稿。
(5)2024年12月11,协会组织标准审查,并按照意见进行修改,形成报批稿。
(6)2025年3月17日,标准获得中国国际科技促进会标准化管理委员会批准,并发布实施。
五、标准主要内容
本标准明确了适用的工程范围。明确了钢管的选用原则,钢管制造的执行标准,以及钢管应具备的基本性能。并结合长输管道的建设经验,给出氢气长输管道钢管及弯管的选用流程。说明了钢管及弯管的壁厚选用方法和强度校核、稳定性校核、刚度校核以及抗震校核的方法。给出了钢管的技术要求,包括:原材料和钢管的制造工艺、化学成分、微观组织、钢管拉伸性能、断裂韧性、氢环境相容性、硬度要求、导向弯曲试验、压扁试验等力学性能要求。给出了不同应用场景下的管道防腐形式。在附件中提供了氢气管道用数据单模板及推荐用管规格表。
六、标准实施意义
(1)填补技术空白
国内尚无针对氢气长输管道线路用管的专门设计规范。该标准的制定填补了这一技术空白,为行业提供了重要的技术支撑。
(2)规范氢气管道选材
本标准的编制和推广,可规范新建输氢管道的钢管选用,有利于指导输氢管道的安全选材,且可用于在役天然气管道掺氢输送的管材适用性分析。
(3)促进产业发展
标准的编制有助于推动氢气长输管道技术的进步和标准化,为管道的建设、施工、运行和维护提供技术支撑,降低工程成本,提高建设效率,从而加快氢能的大规模应用和产业布局,促进氢能产业链的协同发展。
(4)满足国际接轨需求
编制我国自己的氢气长输管道线路用管设计规范,能够更好地与国际标准接轨,便于引进国外先进技术和设备,同时也有利于我国氢能产业参与国际竞争,提升我国在全球氢能领域的影响力。
七、主要工程实践与产业化应用
(1)案例背景
康保-曹妃甸氢气长输管道与2023年底获得项目备案。2024年4月进一步开展可行性研究及初步设计工作。本工程线路总长度约972.7km,管道设计压力7.2MPa,管径D813mm,共设置42座线路阀室,10座站场。该工程为国内目前正在设计的口径最大,压力等级最高的氢气管道工程,管用选材还未有类似工程经验可以参考。
图1 康保-曹妃甸氢气长输管道走向示意图
(2)标准规范的应用过程
为确保康保-曹妃甸氢气长输管道用管的安全性和经济性,工程设计期间同步跟踪本标准规范的编制过程,应用了标准的主要结论。康保-曹妃甸氢气长输管道对X52、X60、X65的应用进行了对比。
根据调研的钢管价格,采用Option B方法选用的X60钢级和X65钢级,管材投资要比Option A方法选用的X52钢级要低。考虑到本工程沿线主要为山区潜在外部荷载较大,且为国内第一条大口径输氢管道,采用稍低钢级可适当增加壁厚,进而使管道环向应力更低,同时也增强钢管的焊接性。最终,本工程推荐选用L415(X60)钢级。
(3)应用效果
技术突破:根据标准条款,采用Option B的设计方法,突破原X52的最高钢管等级,选用了X60钢级。并根据规范中的技术要求,明确了本工程钢管的技术条件。
经济效益:选用X60钢级比X52(基于Option A)钢级节约管材投资2.4亿,经济效益明显。
行业影响:基于本项目的对标准的应用及设计经验,推动了氢气长输管道管材选用的优化,并形成了规范的管材选用流程和规则。
八、小结
通过制定和实施《氢气长输管道线路用管设计技术规范》,解决了当前存在的技术空白,规范了输氢管道的钢管选用流程和选用要求,为氢气管道的安全设计和运行提供了重要保障。